小型航空器用甲醇发动机的磨合

周涛++陈明

摘 要：小型航空器的动力系统主要是电力或燃料动力，而使用燃料作为动力的小型航空器发动机大多使用甲醇发动机，此种发动机以甲醇作为主燃料，在主燃料中添加蓖麻油作为润滑剂，亦可添加硝基甲烷用于增强发动机动力。此类发动机出厂时通常未经磨合，因此在投入飞行前需进行发动机磨合工作。而此类发动机磨合工作的好坏将会直接影响到发动机正式运转时的工作性能，从而影响整个航空器的飞行性能。该文介绍了用于某种小型无人机的46级两冲程发动磨合工作的基本过程。

关键词：小型航空器 甲醇发动机 磨合

中图分类号：E920 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（c）-0057-01

小型航空器如无人机，其动力的提供主要依靠电力或燃料动力，以燃料作为动力的小型航空器多使用两冲程或四冲程电热式发动机，此类发动机需要进行磨合工作，发动机的磨合主要是让发动机在低负载、低速、高润滑的情况下运转一定时间，以让曲轴机构试运转，使气缸活塞与气缸壁磨合到较好的配合精度，磨合工作的好坏会直接影响到此种发动机在正式投入飞行时的最大功率、工作稳定性和使用寿命等多方面性能，因此是一项极其重要的工作。

1 发动机的清洗

通常未使用过的发动机在曲轴箱内会残留有大量的润滑油；需要进行清洗工作。发动机的清洗多使用煤油，也可以使用酒精，清洗时应先拆下发动机汽化器单独浸泡在清洗剂中，旋转风门摇杆以使汽化器内的同轴机构充分旋转从而清洗汽化器内的污垢，在清洗汽化器时应当注意不能改变辅助油针的位置。而后即可开始清洗发动机主体，清洗时应将进气口开至最大，用注射器向进气口内注入清洗剂，然后一边正向旋转传动轴一边在进气口打开时注入清洗剂，同时检查曲轴的旋转是否正常，气缸压缩时气密性是否良好。在注入20～30 cc清洗液后，快速旋转传动轴使清洗液在曲轴箱和气缸中快速流动，充分冲刷发动机内部和油路，清洗时可将发动机缸体朝下以使清洗液能充分冲刷发动机内部。在发动机旋转的同时清洗液会从曲轴箱进入扫气道而后到达气缸最后从排气口喷出，全面冲刷发动机的整个油路。在一次注入的清洗液全排出后，继续加入清洗液重复以上工作，反复进行3～4遍，将汽化器安装回原位，发动机的清洗工作即可完成。

2 发动机的磨合

磨合前应准备一个用于固定发动机的试车台以及启动电池、启动器、光敏测速器等工具，试车台应能牢固的固定住发动机，并能方便的拆卸和启动发动机、为发动机燃料箱加注燃料、调整发动机风门、避免发动机出气口喷出的废油气造成污染并保证发动机与邮箱位于同一水平高度。在发动机清洗工作完成后，即可将发动机固定到试车台上准备开始磨合工作。小型航空使用的两冲程发动机通常为电热式发动机，采用电启动，在发动机气缸的顶部装有一个铂金属电热丝，在启动时使用1.3～1.6V电压将其加热以点燃喷入气缸的燃料空气混合气，在发动机正常工作后即可将此电压撤除，电热丝依靠燃料燃烧的余热保持红热状态以维持发动机的正常工作。此次使用的46级发动机，其配套燃料箱的容积为300 cc。为保证发动机在低负载、低速、高润滑的情况下工作，所使用的燃料与润滑剂比例应当较高，一般甲醇与蓖麻油体积比为3：1，而经磨合后投入正常使用时其体积比通常为4：1～3.5：1。

2.1 低速磨合

加入配套燃料箱容积3/4～4/5的燃料，将燃料箱出油管连接到发动机汽化器的进油口，将燃料箱增压管连接到发动机排气管的增压气出口，将汽化器进气口开到最大，转动螺旋桨以最后检查曲轴机构是否运转正常。将油针关闭而后再打开两至三圈，堵住进气口旋转螺旋桨4～5圈以使燃料箱中的燃料进入发动机，放开进气口；先使用启动器转动发动机3～4s以使燃料初步汽化并散布于缸体内，而后使用启动电池及启动器启动发动机，发动机开始正常工作后即可撤下启动电池及启动器。此时发动机即进入低速磨合运转状态。在保持进气口最大的同时调整油针，并用测速器使发动机处于3000～4000转/min的低速状态下工作直至燃料耗尽。发动机冷却后，检查气缸盖是否松动，而后继续添加燃料启动发动机重复以上工作。磨合3次后，即可检查发动机的最大功率性能和最小功率性能，而后设定出最佳的油针位置。

2.2 油针的设定

继续启动发动机，调整油针以减小发动机的一次进油量，使发动机由过饱和进油状态向最佳进油状态转变，同时转速升高，当转速升至约14000转/min时，继续减小进油量发动机即会进入缺油状态而转速降低直至过热停车；反之，发动机则会进入进油量过饱和状态，转速降至约2500转/min时会由于进油量过多而过冷停车，这是检查发动最小功率性能的前提。

调整油针时，使用光敏测速器等工具辅助，检查发动机转速变化是否均匀，并检查发动机保持在接近最高功率状态或最低功率状态工作时是否正常运转而不会突然停车，一般检查最高功率状态时发动机转速可保持在13500转/min，最低功率状态时保持在3000～3500转/min的转速范围内。

两冲程电热式发动机在正常工作时通过改变一次工作行程进气量以改变其转速和功率，因此在低速磨合结束后需将其一次行程进油量设为一个较好的固定值，此固定值是以磨合时发动机最高功率状态时的油针位置为基准的，即需将进油量设定为进气口全开时发动机转速为12500～13000转/min时的油针位置，以给发动机一定的余量以适应飞行时变化的环境，而不会进入危险的容易发生突然停车的过热状态。

3 结论

磨合工作的最后一步亦是一项检查工作，若发动机能够按以上标准正常工作，磨合工作即告结束。前文所提在清洗汽化器时应注意的辅助油针主要是用于调整发动机从低速到高速的提速反应是较为缓和亦或是灵敏。辅助油针的调整应当在主油针的位置确定后再进行，一般每次调整应控制在15～30°之间。若调整失效需要重置辅助油针时，可转动风门摇臂至风门全闭状态，而后旋入辅助油针螺丝至最底，再旋出1.5圈即可。最后需检查发动机气缸盖是否松动，并将完成磨合的发动机保存至阴凉干燥的环境下，发动机即处于完成磨合待飞状态。

该文作者在某型固定翼无人机设计时，使用了46级两冲程甲醇燃料发动机，并用上诉方法进行了发动机的磨合工作，经此方法磨合后的发动机在测试和投入使用中均表现了出了良好的动力性能，保证了整机性能指标，完成了设计任务，并能留出动力余量，为后续的功能扩展提供了保证。

参考文献

[1] 谢础.航空模型[M].北京：航空知识杂志出版社，2000.

[2] 王大伟，王伟，张铁纯.无人机用小型发动机可靠性指标评定[A].中国民航大学学报，2012，01.

[3] 史鉴明.二冲程发动机发展前景展望[J].小型内燃机与摩托车，2012（2）：88-90.endprint